已知函数f(x)=x+tx(t>0)和点P(1,0),过点P作曲线y=f(x)的两条切线PM、PN,切点分别为M、N.(Ⅰ)
已知函数f(x)=x+tx(t>0)和点P(1,0),过点P作曲线y=f(x)的两条切线PM、PN,切点分别为M、N.(Ⅰ)设|MN|=g(t),试求函数g(t)的表达式...
已知函数f(x)=x+tx(t>0)和点P(1,0),过点P作曲线y=f(x)的两条切线PM、PN,切点分别为M、N.(Ⅰ)设|MN|=g(t),试求函数g(t)的表达式;(Ⅱ)是否存在t,使得M、N与A(0,1)三点共线.若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,若对任意的正整数n,在区间[2,n+64n]内总存在m+1个实数a1,a2,…,am,am+1,使得不等式g(a1)+g(a2)+…+g(am)<g(am+1)成立,求m的最大值.
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(Ⅰ)设M、N两点的横坐标分别为x1、x2,
∵f′(x)=1?
,
∴切线PM的方程为:y?(x1+
)=(1?
)(x?x1),
又∵切线PM过点P(1,0),∴有0?(x1+
)=(1?
)(1?x1),
即x12+2tx1-t=0,(1)
同理,由切线PN也过点P(1,0),得x22+2tx2-t=0.(2)
由(1)、(2),可得x1,x2是方程x2+2tx-t=0的两根,∴
(*)|MN|=
=
,
把(*)式代入,得|MN|=
,
因此,函数g(t)的表达式为g(t)=
(t>0).
(Ⅱ)当点M、N与A共线时,kMA=kNA,
∴
=
,即
=
,
化简,得(x2-x1)[t(x2+x1)-x1x2]=0
∵x1≠x2,∴t(x2+x1)=x2x1.(3)
把(*)式代入(3),解得t=
.
∴存在t,使得点M、N与A三点共线,且t=
.
(Ⅲ)知g(t)在区间[2 , n+
]上为增函数,
∴g(2)≤g(ai)≤g(n+
)(i=1,2,,m+1),
则m?g(2)≤g(a1)+g(a2)++g(am)≤m?g(n+
).
依题意,不等式m?g(2)<g(n+
)对一切的正整数n恒成立,
m
<
,
即m<
对一切的正整数n恒成立.
∵n+
∵f′(x)=1?
t |
x2 |
∴切线PM的方程为:y?(x1+
t |
x1 |
t |
x12 |
又∵切线PM过点P(1,0),∴有0?(x1+
t |
x1 |
t |
x12 |
即x12+2tx1-t=0,(1)
同理,由切线PN也过点P(1,0),得x22+2tx2-t=0.(2)
由(1)、(2),可得x1,x2是方程x2+2tx-t=0的两根,∴
|
(x1?x2)2+(x1+
|
=
[(x1+x2)2?4x1x2][1+(1?
|
把(*)式代入,得|MN|=
20t2+20t |
因此,函数g(t)的表达式为g(t)=
20t2+20t |
(Ⅱ)当点M、N与A共线时,kMA=kNA,
∴
x1+
| ||
x1?0 |
x2+
| ||
x2?0 |
x12+t?x1 |
x12 |
x22+t?x2 |
x22 |
化简,得(x2-x1)[t(x2+x1)-x1x2]=0
∵x1≠x2,∴t(x2+x1)=x2x1.(3)
把(*)式代入(3),解得t=
1 |
2 |
∴存在t,使得点M、N与A三点共线,且t=
1 |
2 |
(Ⅲ)知g(t)在区间[2 , n+
64 |
n |
∴g(2)≤g(ai)≤g(n+
64 |
n |
则m?g(2)≤g(a1)+g(a2)++g(am)≤m?g(n+
64 |
n |
依题意,不等式m?g(2)<g(n+
64 |
n |
m
20?22+20?2 |
20(n+
|
即m<
|
∵n+